(57)【要約】【課題】トロイダル式ＣＶＴの変速制御を効率的に行う。【解決手段】計測されたトロイダル式ＣＶＴ１１０のトラニオンストロークｘ、傾転角θ、出力ディスク回転数ωｏから、傾転角速度近似式回路１１２が傾転角速度を算出する。この傾転角速度などを用いてＤＲμｍａｘ計算部８２が最大トラクション係数の低下率ＤＲμｍａｘを算出する。そして、このＤＲμｍａｘを考慮してトロイダル式ＣＶＴにおける押圧力（エンドロード）を制御する。これによって、変速時に変化する最大トラクション係数を考慮して押圧力制御が行える。【選択図】図９
2005061511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを狭圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることにより、ローラに傾転力を作用させてローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴにおいて、
前記ローラ回転軸のオフセット量と、
前記入力ディスク回転数と、ローラ回転数と、出力ディスク回転数と、のうち少なくとも１つと、
傾転角と変速比のうち少なくとも１つと、
に基づいて、傾転角速度を推定する、傾転角速度推定装置を有する、
ことを特徴とするトロイダル式ＣＶＴ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記傾転角速度推定装置によって推定された傾転角速度により、入出力ディスクとローラの接触点のすべり速度、すべり率、トラクション係数またはトラクション力の少なくとも１つを推定するトロイダル式ＣＶＴ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記傾転角速度推定装置おいて推定された傾転角速度により、入力ディスクの回転角加速度またはそれぞれの回転慣性力を推定する、
ことを特徴とするトロイダル式ＣＶＴ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記傾転角速度推定装置によって推定された傾転角速度と、傾転角あるいは変速比のどちらか１つと、をフィードバック量として、傾転角を制御する、
ことを特徴とするトロイダル式ＣＶＴ制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記傾転角速度推定装置によって推定された傾転角速度を用いて、目標傾転角速度に追従させる、
ことを特徴とするトロイダル式ＣＶＴ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
トロイダル式ＣＶＴ（無段変速装置）における変速動作の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トロイダル式ＣＶＴにおいては、ローラを定常位置からオフセットさせることで、ローラに傾転力を作用させ、変速を行っている。トロイダル式ＣＶＴにおいて、この変速制御は非常に重要な制御である。そこで、傾転角センサを用いて傾転角を測定し、オフセットを制御することなどが考えられる。しかし、このオフセット制御を適切に行うためには、傾転角速度に基づいて制御することが好適である。この傾転角速度は測定した傾転角を微分することにより検出することができる。
【０００３】
ところが、傾転角センサの出力には、ノイズなどが含まれやすく、従って微分して得られる傾転角速度は実際の傾転角速度と大きくずれてしまい、制御信号として不適切である。
【０００４】
一方、特許文献１には、ローラの回転軸のオフセットと傾転速度との関係を示す近似式を導き、この近似式を用いて制御を行うことも提案されている。しかし、ここに提示されている近似式では、定性的な傾向を把握できるが、変速時の制御量として用いる傾転速度として利用すると、十分な制御が行えないものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−５３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、適切な傾転角速度を検出して、より効率のよい、変速制御を行うことができるＣＶＴ制御装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを狭圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることにより、ローラに傾転力を作用させてローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴにおいて、前記ローラ回転軸のオフセット量と、前記入力ディスク回転数と、ローラ回転数と、出力ディスク回転数と、のうち少なくとも１つと、傾転角と変速比のうち少なくとも１つと、に基づいて、傾転角速度を推定する、傾転角速度推定装置を有する、ことを特徴とする。
【０００８】
傾転角センサを用いて傾転角を測定すると、その分解能やノイズのため、これを微分差分して得た傾転角速度の制度が悪くなり、また離散的な信号のため振動的になる。本発明に係る近似式によれば、測定した傾転角、回転数とストロークの信号で傾転角速度を算出でき、微分（差分）の計算が必要でない。このため、比較的精度を上げることができる。そして、このようにして得た傾転角速度を利用してトロイダル式ＣＶＴにおける変速制御性能を高めることが可能となる。
【０００９】
また、前記傾転角速度推定装置によって推定された傾転角速度により、入出力ディスクとローラの接触点のすべり速度、すべり率、トラクション係数またはトラクション力の少なくとも１つを推定することが好適である。
【００１０】
また、前記傾転角速度推定装置おいて推定された傾転角速度により、入力ディスクの回転角加速度またはそれぞれの回転慣性力を推定することが好適である。
【００１１】
また、前記傾転角速度推定装置によって推定された傾転角速度と、傾転角あるいは変速比のどちらか１つと、をフィードバック量とすることが好適である。
【００１２】
また、前記傾転角速度推定装置によって推定された傾転角速度を用いて、目標傾転角速度に追従させることが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、近似式に用いて、測定した傾転角、回転数とストロークの信号から傾転角速度を算出する。このため、微分の必要がなく、比較的精度を上げることができる。そして、このようにして得た傾転角速度を利用してトロイダル式ＣＶＴにおける変速制御性能を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１には、実施形態に係るトロイダル式ＣＶＴの全体構成が示されている。すなわち、エンジンの回転に基づいて回転される入力軸１０には、２組の入力ディスク３０ａ、３０ｂが結合されている。この入力ディスク３０ａ、３０ｂは、中央に開口が形成され、外側から中央側に向け徐々に突出する形状を有しており、斜面はその軸方向の断面がほぼ円弧状になっている。また、入力ディスク３０ａは、図における左側に位置し、入力ディスク３０ｂは図における右側に位置し、両者とも突出する中央が内側に対向するように位置している。入力ディスク３０ａ、３０ｂのそれぞれには、ほぼ同一形状の出力ディスク４０ａ、４０ｂがそれぞれ対向するように配置されている。すなわち、入力ディスク３０ａと出力ディスク４０ａが対向配置され、入力ディスク３０ｂと出力ディスク４０ｂとが対向配置されている。従って、軸方向の断面では、入力ディスク３０ａと出力ディスク４０ａの斜面が一対の半円を形成し、入力ディスク３０ｂと出力ディスク４０ｂとがもう一対の半円を形成している。
【００１６】
入出力ディスク３０ａ、４０ａの間にはローラ３５ａ−１、３５ａ−２が挟持され、入出力ディスク３０ｂ、４０ｂの間にはローラ３５ｂ−１、３５ｂ−２が挟持されている。すなわち、ローラ３５ａ−１、３５ａ−２、３５ｂ−１、３５ｂ−２は一方側が入力ディスク３０ａ、３０ｂに接触し、他方側が出力ディスク４０ａ、４０ｂに接触し、入力ディスク３０ａ、３０ｂの回転トルクを出力ディスク４０ａ、４０ｂに伝達する。また、ローラ３５ａ−１、３５ａ−２は、それぞれトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２によって支持されローラ３５ｂ−１、３５ｂ−２は、それぞれトラニオン３６ｂ−１、３６ｂ−２によって支持されている。このトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２は、図における紙面に直角な方向に軸を有し、その軸方向に移動可能でかつその軸を中心として回動可能となっている。また、このトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２の軸の半径方向位置が固定されており、ローラ３５ａ−１、３５ａ−２、３５ｂ−１、３５ｂ−２が入出力ディスク３０ａ、４０ａ、３０ｂ、４０ｂから離れないようになっている。
【００１７】
入力軸１０は、油圧押圧（エンドロード）機構２０に接続される。このエンドロード機構２０は、内部に油圧を受け、入力ディスク３０ａ、３０ｂをそれぞれ出力ディスク４０ａ、４０ｂ側に押圧することで、入出力ディスク３０ａ、４０ａ、入出力ディスク３０ｂ、４０ｂ間に狭圧力を生じさせ、これによってローラ３５ａ−１、３５ａ−２、３５ｂ−１、３５ｂ−２をそれぞれ所定の圧力で入出力ディスク３０ａ、４０ａ、３０ｂ、４０ｂ間に挟み込む。これによって、入出力ディスク３０ａ、４０ａ、３０ｂ、４０ｂとローラ間のスリップを防ぎ、トラクション状態を維持する。なお、軸２５は入力軸１０と同一の回転をするものであり、この軸２５によって入力ディスク３０ａ、３０ｂが回転される。また、入力ディスク３０ａ、３０ｂは、軸２５にスラストベアリングを介し連結されており、軸２５の軸方向に移動可能になっている。
【００１８】
出力ディスク４０ａ、４０ｂは、軸２５にベアリングを介し回転可能に支持されている。この出力ディスク４０ａ、４０ｂの間には、出力ギア４５が連結されており、出力ディスク４０ａ、４０ｂと一緒に回転する。出力ギア４５には、カウンターギア６０がかみ合わされており、このカウンターギア６０に出力軸７０が連結されている。従って、出力ディスク４０ａ、４０ｂの回転に伴い、出力軸７０が回転する。
【００１９】
さらに、このトロイダル式ＣＶＴには、油圧ピストン室が設けられており、この油圧ピストン室からの油圧によって、トラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２のトラニオン軸方向の変位（トラニオンストローク：ローラオフセット量）が制御される。このトラニオン３６ａ−１、３６ａ−２、３６ｂ−１、３６ｂ−２のトラニオンストローク（ローラオフセット量）の制御によって、変速比の変更が行われる。なお、トラニオン３６ａ−１、３６ａ−２のストローク（ローラオフセット量）は、トラニオン３６ａ−１、３６ａ−２の中心を結ぶ線が入出力ディスク３０、４０の中心を通るように相補的に行われ、トラニオン３６ｂ−１、３６ｂ−２のトラニオンストローク（ローラオフセット量）は、トラニオン３６ｂ−１、３６ｂ−２の中心を結ぶ線が入出力ディスク３０、４０の中心を通るように相補的に行われる。
【００２０】
ここで、この変速比の変更について、図２に基づいて説明する。なお、この図２は、入力ディスク３０を出力ディスク４０の方から見た図であり、入力ディスク３０とローラ３５をそれぞれ１つだけ示している。図２（ａ）は、ローラ３５が変位していない（トラニオンストローク＝０）の場合を示しており、ローラ３５の回転軸は、入力ディスク３０の中心を通る。すなわち、ローラの回転軸は、ディスクの回転軸に直交している。
【００２１】
そして、変速する場合には、トラニオン３６をその軸方向にオフセットさせる。例えば、図２（ｂ）に示すように、入力ディスク３０が回転してくる方向（図における上側）にオフセットさせる。すなわち、ローラの回転軸が、ディスクに回転軸と直交しない位置にオフセットする。これによって、ローラ３５には、移動した場所における入力ディスク３０の円周方向の力がかかり、ローラ３５は入力ディスク３０の周辺側に移動する力（傾転の力）がかかる。そして、ローラ３５をオフセット量（トラニオンストローク）が０に戻ったときには、ローラ３５の入力ディスク３０と接触する位置が半径方向外側に変位している。これによって、ローラ３５の出力ディスク４０との接触位置は半径方向内側に変位し、変速比が変化する（アップシフトする）。なお、図における下方向（入力ディスクが遠ざかる側）にトラニオン３６をオフセットさせることで、トラニオン３６は反対方向に傾転し、ダウンシフトが行われる。
【００２２】
ここで、本実施形態では、変速時における最大トラクション係数の低下量を推定する。この最大トラクション係数の低下量（ＤＲμｍａｘ）の定義と推定方法について以下に示す。
【００２３】
「接触点に働く力によるＤＲμｍａｘの推定」
図３は、図２右側の図と同じで、入力ディスクとローラ１個のみを示している。なお、以下の説明において、パラメータ名の添え字「ｉ」は入力ディスク側を示し、添え字「ｏ」は出力ディスク側を示す。
【００２４】
入力ディスク３０の回転中心軸とローラの回転中心軸が直交する位置からオフセットした場合、接触点（厳密には接触面の重心位置）において、入力ディスク３０からローラ３５に働く力は、ローラ３５の傾転方向とある角度を持つディスク回転方向力Ｆｄｉとして作用する。
【００２５】
したがって、ローラ３５にはその回転方向である駆動力Ｆｔｉと、この駆動力Ｆｔｉと直交する傾転力Ｆθｉが作用することになる。このため、ローラ回転方向の接触面の最大トラクション係数（ある押圧力に対する最大伝達力が規定される）はオフセットがゼロの状態での最大トラクション係数に比べて、小さくなる。すなわち、図３に示すディスク回転方向力Ｆｄｉと、駆動力Ｆｔｉの大きさの比率だけ、最大トラクション係数が低下することになる。
【００２６】
また、ディスク回転方向力Ｆｄｉと、ローラ傾転力Ｆθｉ、駆動力Ｆｔｉの内の２つによって、残りの１つが決定されるため、最大トラクション係数の低下率は、ディスク回転方向力Ｆｄｉと、ローラ傾転力Ｆθｉの大きさの比率、あるいは駆動力Ｆｔｉとローラ傾転力Ｆθｉの大きさの比率によっても表すことができる。したがって、入力ディスク３０の接触点における最大トラクション係数（μｍａｘ）の低下率ＤＲμｍａｘは（１）式で表すことができる。また、出力ディスク側も同様である。
【００２７】
【数１】
2005061511.tif 000003
【００２８】
入力ディスク３０の接触点で考えると、ディスク回転方向力Ｆｄｉは接触点のトラクション係数μｉと接触点の法線力Ｆｃｉにより（２）式で表すことができる。
【００２９】
Ｆｄｉ＝μｉ（Ｓｄｉ）Ｆｃｉ                  （２）
【００３０】
ここで、トラクション係数μは、図４のトラクション特性で表されるように、すべり率Ｓｄの増加に伴い傾きΔμで上昇し、μｍａｘに至る直前から山なりになり、μｍａｘで、極大となってその後徐々に減少する。なお、すべり率Ｓｄｉは、入力ディスク接触点のディスク回転方向のすべり率であり、（３）式で表すことができる。
【００３１】
【数２】
2005061511.tif 000004
【００３２】
ここで、ｒｉ：入力ディスク接触点回転半径、ωｉ：入力ディスク回転数、ωｒ：ローラ回転数、Ｒｒ：ローラ回転半径、ηｉ：入力ディスクの中心とローラの揺動中心を結ぶ直線の入力ディスクの規定方向（図においては中心から下方に向く方向）から時計回りで測った角度（図３参照）、ｘｉ：入力ディスク接触点オフセット量である。
【００３３】
同様に、入力ディスク接触点の駆動力Ｆｔｉ、傾転力Ｆθｉおよび駆動力方向のすべり率Ｓｔ、傾転力方向のすべり率Ｓθは、（４）〜（７）式のように表せる。
【００３４】
【数３】
2005061511.tif 000005
【００３５】
ここで、ｒｉ：接触点ディスク回転半径、ωｉ：ディスク回転数、ωｒ：ローラ回転数、Ｒｒ  ：接触点ローラ回転半径、ηｉ：図３参照、Θ：ローラ揺動中心からみた入力ディスクとの接触点および出力ディスクとの接触点の角度の１／２、すなわち半頂角（図５参照）、θ：傾転角、Ｒｏ：キャビティ半径（ローラの傾転中心から接触点までの距離）、Ｆｃ：ディスク押圧力である。
【００３６】
また、入力トルクを用いると駆動力Ｆｔｉは（８）式でも表すことができる。
【００３７】
【数４】
2005061511.tif 000006
【００３８】
ここで、Ｔｉ：ディスク入力トルク、Ｔｅ：エンジントルク、Ｊｅ：入力部の慣性モーメント、ｎｒ：全ローラ数である。
【００３９】
また、ディスク押圧力Ｆｃｉは（９）式、接触点ディスク回転半径ｒｉは（１０）式で表すことができる。
【００４０】
【数５】
2005061511.tif 000007
【００４１】
ここで、Ｆａｉ：入力ディスク押圧力、ｎｒｃ：１キャビティ内ローラ数、Ｓｅ：油圧ピストン受圧面積、Ｐｅ：ピストン油圧、Ｅｏ：入力軸から入出力ディスクで規定される球面までの距離（図５参照）である。
【００４２】
以上の（２）〜（１０）式により、（１）式から変速時（オフセットｘｉ≠０）の入力ディスクの接触点のＤＲμｍａｘを推定できる。
【００４３】
また、同様に、出力ディスクの接触点のＤＲμｍａｘも以下の（１１）〜（１８）式により推定できる。
【００４４】
【数６】
2005061511.tif 000008
【００４５】
ここで、ｒｏ：出力ディスク接触点回転半径、ωｏ：出力ディスク回転数、ηｏ：図３と同様、ｘｏ：出力ディスク接触点オフセット量、Ｆｃｏ：出力ディスク側接触点の法線力、Ｆａｏ：出力ディスク押圧力、ｎｒｃ：１キャビティ内ローラ数である。
【００４６】
（３），（５），（１２），（１４），（１６）式のｄｘｉ／ｄｔ、ｄｘｏ／ｄｔは、直接観測あるいはｘｉ、ｘｏを微分（差分）してもよいが、それらの影響が小さい場合には、無視（各式から除去）しても構わない。
【００４７】
また、（３），（５），（７），（８），（１２），（１４），（１６）式において、ωｉ、ωｏ、ｘｉ、ｘｏは直接計測し、ωｒ、θは直接計測できなければ以下のように推定（近似）することができる。
【００４８】
【数７】
2005061511.tif 000009
【００４９】
ここで、ｆは速度比ωｏ／ωｉと傾転角の関係を幾何学的に求めた関数であり、例えば図６のように示される。
【００５０】
また、ｄθ／ｄｔ（式におけるθドット）は、計測したθや（１２）式で推定したθを時間差分してもよいが、以下の近似式を用いて推定してもよい。この近似式については、後述する。
【００５１】
【数８】
2005061511.tif 000010
【００５２】
また、入出力ディスクのオフセットｘｉ、ｘｏは、直接計測できなければ、図７に示す幾何学的関係から以下のとおり推定することができる。すなわち、図７には、入力ディスクの場合を示してあり、ローラの回転中心のオフセット量がｘ、入力ディスクの接触点回転半径ｒｉ、キャビティ半径（ローラの揺動中心から接触点までの距離）Ｒｏ、入力ディスクの回転中心から、入力ディスクの最下点までの距離（入力ディスクの回転中心からローラの揺動中心までの距離からキャビティ半径Ｒｏを減算した距離）Ｅｏとすると、次の関係がある。
【００５３】
【数９】
2005061511.tif 000011
【００５４】
以上の結果より、最大トラクション係数μｍａｘに対して、ある一定の余裕度を保つために必要な押圧力Ｆｃｉは、入力ディスクの接触点の最大トラクション係数の低下率ＤＲμｍａｘと出力ディスクの接触点のＤＲμｍａｘの大きい方にすればよい。この大きい方を改めてＤＲμｍａｘと置き換えると、定常状態（ｘｉ＝ｘｏ＝０）で必要な押圧力をＦｃｉ０は、（２４）式で表すことができる。
【００５５】
【数１０】
2005061511.tif 000012
【００５６】
また、図３に示した接触点に働く力の関係から接触点オフセット量が大きいほどＤＲμｍａｘが大きくなることがわかるため、（２２），（２３）式の関係から入出力ディスク接触点回転半径ｒｉとｒｏの大きい方がＤＲμｍａｘが大きいと推測される。言い換えれば、増速側（変速比γ＜０）では入力側のＤＲμｍａｘが大きくなり減速側（γ≧０）では出力側のＤＲμｍａｘが大きくなると推測される。
【００５７】
従って、入力側、出力側それぞれのＤＲμｍａｘを求めて両者を比較することなく、増速側か減速側かを検出することで得られる推測からどちらか一方のみの計算でＤＲμｍａｘを推定することができる。
【００５８】
「すべり率によるＤＲμｍａｘの推定」
次に、ＤＲμｍａｘをすべり率で推定する方法について述べる。上記（２），（４），（６）式の入力側トラクション係数μｉや（１１），（１３），（１５）式の出力側トラクション係数μｏは、図４で示すトラクション曲線を表す。しかし、実際の使用条件下では安全性、信頼性の確保のためμｍａｘに対して一定の余裕度を持たせて運転する。またμｍａｘに至るまでのトラクション係数（μｉ，μｏ）とすべり率の関係は図４のΔμに示すようにほぼ線形と見なすことができる。したがって、接触点におけるトラクション特性はすべり方向に依らず同一と仮定して、その変化率（勾配）をΔμｉ、Δμｏとおくと（２），（４），（６），（１１），（１３），（１５）式は（２５）〜（３０）式で表すことができる。
【００５９】
【数１１】
2005061511.tif 000013
【００６０】
従って、Ｆｄｉ、Ｆｔｉ、Ｆθｉのうちいずれか２つによって推定できるＤＲμｍａｘは（２５），（２６），（２７）式で表すことができる。ΔμｉとＦｃｉが共通であることを考慮すると、すべり率Ｓｄｉ、Ｓｔｉ、Ｓθｉのうちいずれか２つによって以下の（３１）式によって推定できることになる。これは、出力ディスク側も同様である（パラメータ名で”ｉ”→”ｏ”に変更すればよい）。
【００６１】
【数１２】
2005061511.tif 000014
【００６２】
さらに、Ｓｄｉ、Ｓｔｉ、Ｓθｉは（３），（５），（７）式で表される通りそれぞれ分母は共通であることから、ＤＲμｍａｘは（３），（５），（７）式の分子つまりすべり速度の比で表すことができる。すなわち、（３２）式によって推定できることになる。出力ディスク側も同様である（パラメータ名で”ｉ”→”ｏ”に変更すればよい）。
【００６３】
【数１３】
2005061511.tif 000015
【００６４】
ただし、Ｖｄｉ、Ｖｔｉ、Ｖθｉは、次の通りである。
【００６５】
【数１４】
2005061511.tif 000016
【００６６】
図８に、μｍａｘ低下率ＤＲμｍａｘを推定した一例を示す。この例では、トロイダル式ＣＶＴのテストボックスにより、入力トルク１００Ｎｍ、出力回転数２０００ｒｐｍ一定で速度比２．０から１．０まで変速した場合のデータに基き、入力ディスク側の駆動力（（２），（３）式）と傾転力（（６），（７）式）を演算し、（１）式を用いてＤＲμｍａｘを推定した。ＤＲμｍａｘは変速直後の時間０．２秒過ぎに最大になり、約０．３すなわち約３０％程度μｍａｘが低下することがわかる。
【００６７】
したがって、この状態でμｍａｘに対する余裕度を一定に保つためには押圧力を３０％程度あげることが必要になることがわかる。逆に、この状態で余裕度を３０％未満に設定して変速前と同じ押圧力で制御した場合には、スリップする可能性がある。ＤＲμｍａｘを推定してその推定値に応じて押圧力を制御することでトロイダル式ＣＶＴの信頼性と耐久性を向上させることができる。
【００６８】
すなわち、変速時は、ローラ回転軸がディスク回転中心軸に対してオフセットを持つため、ディスクとローラの接触点（接触面）においてローラ傾転方向力が発生する。このため駆動方向つまりローラ回転方向の最大トラクション係数はディスク回転方向に比較して低下する、つまり最大トラクション係数に対する余裕度が低下することになるが、この低下量を推定して押圧力を制御することにより余裕度を一定に保持することができる。そこで、変速時においても、最大トラクション係数に対してある一定の余裕度を保持して運転でき、過大なスリップの発生を防止でき、効率劣化を抑制し、耐久性や信頼性を向上することができる。
【００６９】
図９には、最大トラクション係数を演算して、押圧力（エンドロード）を制御するＣＶＴの構成例が示してある。入力トルクや変速比などに応じて決定された必要押圧力Ｆｃｉ０は、油圧計算部８０に入力される。この油圧計算部８０には、最大トラクション係数計算部（ＤＲμｍａｘ計算部）８２において計算された、変速時において変化する最大トラクション係数低下量ＤＲμｍａｘが供給される。そこで、油圧計算部８０において、エンドロード設定値をＤＲμｍａｘによって補正し（Ｆｃｉ＝Ｆｃｉ０／ＤＲμｍａｘ）、得られた押圧力制御値Ｆｃｉにより圧力制御弁８４をコントロールし、トロイダル式ＣＶＴ１１０における押圧力を制御する。
【００７０】
また、目標傾転角は、加算器１０２に入力される。この加算器１０２には、計測して得た現在の傾転角θがフィードバックされており、この加算器１０２において両者の差（偏差）が算出出力される。加算器１０２の出力は、フィードバックゲイン乗算回路１０４に供給され、ここで所定のフィードバックゲインが乗算された後、トラニオンの油圧装置の油圧を制御する流量制御弁１０８に供給される。この流量制御弁１０８はトロイダル式ＣＶＴ１１０のトラニオンストロークを制御するものであり、これによってトラニオンストロークｘが制御され、ローラの傾転角θが制御される。また、傾転角θに応じて、出力ディスク回転数ωｏも制御される。
【００７１】
さらに、本実施形態においては、トロイダル式ＣＶＴ１１０におけるトラニオンストロークｘ、傾転角θ、出力ディスク回転数ωｏは、傾転角速度近似式回路１１２に供給される。この傾転角速度近似式回路１１２は、供給されるｘ、θ、ωに基づき、上述した（２４）式により、傾転角速度ｄθ／ｄｔ（θドット）を算出し、これをＤＲμｍａｘ計算部８２に供給する。従って、ＤＲμｍａｘ計算部８２は、傾転角速度近似式回路１１２から供給される傾転角速度を利用して、ＤＲμｍａｘを算出することができる。
【００７２】
（トラクション係数の低下量推定のために好適な構成）
トラクション係数の低下量推定のためには、次のような構成が好適である。
【００７３】
入出力ディスクとその中間で摩擦係合により入出力ディスク間の動力伝達を行うローラとを有するトロイダル伝動部材と、入出力ディスクを近づける方向に押圧してローラを狭圧する押圧装置と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットさせることによりローラに傾転力を作用させてローラの傾転角を変更して変速比を制御する変速制御部と、を有するトロイダル式ＣＶＴにおいて、前記ローラのオフセットにより低下する入出力ディスクとローラの動力伝達方向における最大トラクション係数の低下量を推定する最大トラクション係数低下量推定装置を有し、前記最大トラクション係数低下量推定装置により推定された前記低下量に応じて入力ディスクの押圧力を変更する、ことが好適である。
【００７４】
変速時には、ローラ回転軸がディスク回転軸に対してオフセットするため、ディスクとローラの接触点（接触面）においてローラ傾転方向力が発生する。従って、ローラ回転方向の最大トラクション係数が低下することになる。本発明では、この低下量を推定して押圧力を制御することにより押圧力の余裕度を保持することができる。そこで、変速時においても、そのときの最大トラクション係数に対して所定の余裕度を保持して運転でき、過大なスリップ発生の防止、効率劣化の抑制、耐久性や信頼性の向上を図ることができる。
【００７５】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、ディスクとローラの接触点におけるディスク回転方向力、ローラ回転方向力、およびローラ傾転方向力のうちいずれか２つにより前記低下量を推定することが好適である。
【００７６】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、ディスクとローラの接触点におけるディスク回転方向のすべり率、ローラ回転方向のすべり率、およびローラ傾転方向のすべり率のうちいずれか２つにより前記低下量を推定することが好適である。
【００７７】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、ディスクとローラの接触点におけるディスク回転方向のすべり速度、ローラ回転方向のすべり速度、およびローラ傾転方向のすべり速度のうちいずれか２つにより前記低下量を推定することが好適である。
【００７８】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、ディスク回転方向力を、入力ディスクとローラの接触点の場合に、ディスクとローラの接触点におけるディスク回転方向のすべり率と、前記すべり率によってトラクション係数が決まるトラクション特性と、入力ディスクの押圧力と、傾転角あるいは変速比（１／速度比）と、によって演算し、ローラ回転方向力を、ローラ回転方向のすべり率と、前記すべり率によってトラクション係数が決まるトラクション特性と、入力ディスクの押圧力と、傾転角あるいは変速比（１／速度比）と、によって演算し、ローラ傾転方向のすべり速度を、ローラ傾転方向のすべり率と、前記すべり率によってトラクション係数が決まるトラクション特性と、入力ディスクの押圧力と、傾転角あるいは変速比（１／速度比）と、によって演算することが好適である。
【００７９】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、ディスクとローラの接触点におけるディスク回転方向のすべり率およびローラ回転方向のすべり率を、入力ディスクとローラの接触点の場合に、入力ディスク回転数と、ローラの回転軸と入力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、ローラ回転数あるいは出力ディスク回転数と、によって演算し、出力ディスクとローラの接触点の場合に、出力ディスク回転数と、ローラの回転軸と出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、ローラ回転数あるいは入力ディスク回転数と、によって演算し、ローラ傾転方向のすべり率を、入力ディスクとローラの接触点の場合に、入力ディスク回転数と、ローラの回転軸と入力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、傾転角あるいは出力ディスクとによって演算し、出力ディスクとローラの接触点の場合に、ローラの回転軸と出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、ローラ回転数と傾転角あるいは入力ディスク回転数と出力ディスク回転数によって、演算することが好適である。
【００８０】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、ディスクとローラの接触点におけるディスク回転方向のすべり速度およびローラ回転方向のすべり速度を、入力ディスクとローラの接触点の場合に、入力ディスク回転数と、ローラの回転軸と入出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、ローラ回転数あるいは出力ディスク回転数とによって演算し、出力ディスクとローラの接触点の場合には、出力ディスク回転数と、ローラの回転軸と出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、ローラ回転数あるいは入力ディスク回転数とによって、演算し、 ローラ傾転方向のすべり速度を、入力ディスクとローラの接触点の場合に、入力ディスク回転数と、ローラの回転軸と入力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、傾転角あるいは出力ディスクとによって、出力ディスクとローラの接触点の場合に、ローラの回転軸と出力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量と、ローラ回転数と傾転角あるいは入力ディスク回転数と出力ディスク回転数と、によって演算することが好適である。
【００８１】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、入力ディスクとローラの接触点における最大トラクション係数の低下量と出力ディスクとローラの接触点における最大トラクション係数の低下量の大きい方を最大トラクション係数の低下量とすることが好適である。
【００８２】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、変速比が１．０以上である減速時では、出力ディスクとローラの接触点における最大トラクション係数の低下量を、変速比が１．０未満（増速時）では入力ディスクとローラの接触点における最大トラクション係数の低下量を、最大トラクション係数の低下量として推定することが好適である。
【００８３】
また、前記最大トラクション係数低下量推定装置は、ローラの回転軸と入力ディスクの回転軸が直交する位置からローラの回転軸をオフセットするオフセット量により前記低下量を推定する、ことが好適である。
【００８４】
「傾転角速度の推定」
次に、上述の（２１）式の傾転角速度の推定について、説明する。
【００８５】
ここで考えているトロイダル式ＣＶＴの構成は、上述の場合と同様であり、図１に示す通りである。このようなトロイダル式ＣＶＴにおける傾転角速度の推定について以下に説明する。
【００８６】
トラニオンの傾転（変速）方向の運動方程式は図３に示すディスク回転方向力Ｆｄｉと傾転力Ｆθｉとの関係と図５でトラニオン中心周りの回転モーメントを考えることにより（４１）式のようにかける。
【００８７】
【数１５】
2005061511.tif 000017
【００８８】
ここで、Ｆθｉ：入力側傾転力、Ｆθｏ：出力側傾転力、Ｆｄｉ：入力側ディスク回転方向力、Ｆｄｏ：出力側ディスク方向回転力、Ｆａ：エンドロード（挟圧力）、ｎｒ：ローラ数／キャビティ、Ｓｃｉ：入力側傾転方向すべり率、Ｓｃｏ：出力側傾転方向すべり率、μｉ：入力側トラクション係数、μｏ：出力側トラクション係数、Ｒ０：キャビティ半径、Θ：半頂角、θ：傾転角である。
【００８９】
接触点の法線力は入出力とも同じＦｃｉ＝Ｆｃｏ＝Ｆａ／（ｎｒｃ・ｓｉｎ（Θ＋θ））  であるので、（４２）式で表せる。
【００９０】
【数１６】
2005061511.tif 000018
【００９１】
この式において、Ｉ：微小（≒０）、μｉ≒μｏかつ図４に示すように実使用域でのトラクション係数は線形で表すことができる。
【００９２】
つまり、
μｉ（Ｓｃｉ）≒ΔμＳｃｉ、μｏ（Ｓｃｏ）≒ΔμＳｃｏ        （４３）    とすると（４２）式は、
Δμ（Ｓｃｉ＋Ｓｃｏ）＝０  ⇒  Ｓｃｉ＋Ｓｃｏ＝０            （４４）    となる。ここで、入出力側傾転方向すべり率Ｓｃｉ、Ｓｃｏは、それぞれ（４５）、（４６）式で表すことができる。
【００９３】
【数１７】
2005061511.tif 000019
【００９４】
ここで、ｒｉ：入力側接触点半径、ｒｏ：出力側接触点半径、ωｉ：入力側ディスク角速度、ωｏ：出力側ディスク角速度、Ｒｒ：ローラ回転半径（＝Ｒ０ｓｉｎθ）である。
【００９５】
さらに、（４５）、（４６）式を（４４）式に代入して以下の通り式展開すると（７）式が導くことができる。
【００９６】
【数１８】
2005061511.tif 000020
【００９７】
入出力接触点でのすべりが微小とすると、ｒｉωｉ≒ｒｏωｏ≒Ｒｒωｒとおけるので、
【数１９】
2005061511.tif 000021
のように表すことができる。
【００９８】
また、図７に示すように接触点を通りディスク回転軸に直交する面で考えると、トラニオンのストロークによりディスクとローラの接触点のストロークは（４８）式で表すことができる。
【００９９】
【数２０】
2005061511.tif 000022
【０１００】
また、ｓｉｎηｉ、ｓｉｎηｏは  図７の関係から（４９）式となる。
【０１０１】
【数２１】
2005061511.tif 000023
（４８），（４９）式を（４７）式に代入すると、（５０）式
【数２２】
2005061511.tif 000024
となり、ｓｉｎ（Θ＋θ）  ＋  ｓｉｎ（Θ−θ）  ＝  ２  ｓｉｎΘ  ｃｏｓθより、（５１）式のように傾転角近似式を導出できる。この（５１）式が、上述の（２１）と同一である。
【０１０２】
【数２３】
2005061511.tif 000025
【０１０３】
（５１）式で導かれる傾転角速度を実データで検証した結果を図１０に示す。従来技術に比べて実傾転角差分とよく一致していることがわかる。
【０１０４】
この（５１）式で導かれる傾転角速度θを用いると以下の状態量を推定することができる。
【０１０５】
（ｉ）入出力ディスクとローラの接触点のトラニオン傾転方向のすべり速度、すべり率
（５１）式を（４５）、（４６）式に代入するとすべり率が得られる。すべり速度は（５）、（６）式の分子である。
【０１０６】
（ｉｉ）トラニオン傾転方向のトラクション係数、トラクション力
（ｉ）でで導いたすべり率から、（４３）式を用いることによりトラクション係数が導ける。
【０１０７】
また、導いたトラクション係数に、接触面の法線力、つまり下式のＦａ／（ｎｒｃ・ｓｉｎ（Θ＋θ））を乗じると傾転方向のトラクション力になる。
【０１０８】
【数２４】
2005061511.tif 000026
【０１０９】
（ｉｉｉ）入力ディスク、ローラのの回転角速度
傾転角θと変速比（ωｉ／ωｏ）の関係は、図１１に示すように多項式（例えば２次）で（５２）式のように表すことができる。
【０１１０】
【数２５】
2005061511.tif 000027
【０１１１】
この（５２）式を時間微分すると、
【数２６】
2005061511.tif 000028
となる。ここで、ディスク、ローラ間のすべりが微小であるとすると、（５４）式のようにおける。
【０１１２】
【数２７】
2005061511.tif 000029
【０１１３】
そして、ωｏの変化はωｉに比べて十分小さい（ωｏ一定）として（５４）式を時間微分すると、（５５）式のようにおける。
【０１１４】
【数２８】
2005061511.tif 000030
【０１１５】
この（５５）式のθドットに（５１）式を代入するとωｉが傾転角θの微分を求めることなく推定できる。
【０１１６】
さらに、（５５）式に入力部の回転慣性を乗ずると回転慣性力が推定でき，変速過渡時のエンジン回転慣性トルクを回転数センサの検出精度、回転数信号に含まれるノイズの影響を大きく受ける回転数差分を用いることなく導くことができる。
【０１１７】
また、変速制御のためのフィードバック量としてトラニオンストロークを用いることが変速安定性に有効であることが知られているが、トラニオンの傾転角速度もまた同様に有効である。しかし、現実には傾転角を微分しなければならず検出精度上実際に制御することは難しい。
【０１１８】
また、トラニオンストロークは傾転力が生じないゼロ位置に制御することで安定性が保たれるがそのゼロ点は運転条件により変化するためゼロ点がずれることがあり、その結果変速比がオフセットを持つことになる。
【０１１９】
そこで（５１）式を使うと微分演算を必要とせずトラニオンの傾転角速度を演算できるため変速安定性を確保しつつ、トラニオンストロークのゼロ点の問題に影響されず変速比のオフセットを抑制することができる。
【０１２０】
すなわち、実用的な傾転角センサを用いて計測する傾転角信号には、その分解能や含有するノイズのため、微分（差分）して傾転角速度を演算しても実傾転角速度と大きくずれ、また離散的な信号のため振動的になる。しかし、近似式では傾転角、回転数とストロークの信号だけで傾転角速度を演算でき、微分（差分）する信号が必要でないため、比較的精度を上げることができる。そして、本実施形態によれば、傾転角を微分（差分）することなく傾転角速度が精度良く推定できるため、傾転角速度を必要とする推定では推定精度が向上し、傾転角速度を利用したトロイダル式ＣＶＴの変速制御では制御性能を高めることが可能となる。
【０１２１】
図１２に、本実施形態に係る傾転角速度検出方式を傾転角制御に適用した構成について説明する。目標傾転角は、加算器１０２に入力される。この加算器１０２には、計測して得た現在の傾転角θがフィードバックされており、この加算器１０２において両者の差（偏差）が算出出力される。加算器１０２の出力は、フィードバックゲイン乗算回路１０４に供給され、ここで所定のフィードバックゲインが乗算された後、加算器１０６に供給される。加算器１０６には、後述する傾転角速度についてのフィードバック値が供給されており、加算器１０６において傾転角速度についてのフィードバック値が減算される。
【０１２２】
加算器１０６の出力は、トラニオンの油圧装置の油圧を制御する流量制御弁１０８に供給される。この流量制御弁１０８はトロイダル式ＣＶＴ１１０のトラニオンストロークを制御するものであり、これによってトラニオンストロークｘが制御され、ローラの傾転角θが制御される。また、傾転角θに応じて、出力ディスク回転数ωｏも制御される。
【０１２３】
そして、トロイダル式ＣＶＴ１１０におけるトラニオンストロークｘ、傾転角θ、出力ディスク回転数ωｏは、傾転角速度近似式回路１１２に供給される。この傾転角速度近似式回路１１２は、供給されるｘ、θ、ωに基づき、上述した（５１）式により、傾転角速度ｄθ／ｄｔ（θドット）を算出し、フィードバックゲイン乗算回路１１４に供給する。フィードバックゲイン乗算回路１１４は、傾転角速度に所定のフィードバックゲインを乗算し、加算器１０６に負の値として供給する。
【０１２４】
このように、図１２の構成によれば、傾転角θおよび傾転角速度ｄθ／ｄｔがフィードバックされてトロイダル式ＣＶＴ１１０における傾転角が目標傾転角に一致するように制御される。特に、傾転角速度ｄθ／ｄｔの算出は、傾転角θの計測値の時間変化によるのではなく、（５１）式を利用してそのときの計測値から算出する。従って、時間おくれなく、誤差の小さい傾転角速度を算出することができ、より精度の高い制御を行うことができる。
【０１２５】
次に、図１３では、傾転角θを計測するのに代えて、入出力ディスク回転数ωｉ、ωｏを計測する。そして、計測したωｉ、ωｏが傾転角演算回路１１６に供給される。傾転角演算回路１１６は、図８で示した変速比ωｉ／ωｏと傾転角の関係傾転角θを演算算出し、これを傾転角速度近似式回路１１２に供給する。
【０１２６】
その他の点は、図１２の構成と同様であり、（５１）式の傾転角速度近似式を用いて、効果的な傾転角制御が行われる。
【０１２７】
さらに、図１４に示すように、（５１）式の傾転角速度をフィードバック量とするとともに傾転角速度の目標値を設定し、その目標値と（１１）式の傾転角速度との偏差をフィードバックすることにより目標傾転角と傾転角との偏差をフィードバックする制御系に比べて応答性を高めることができる。
【０１２８】
すなわち、目標傾転角速度が加算器１１８に供給され、ここで傾転角速度近似式回路１１２から供給される傾転角速度ｄθ／ｄｔとの偏差が求められる。この傾転角速度偏差は、フィードバックゲイン乗算回路１２０においてフィードバックゲインが乗算された後、加算器１０６に正の値として供給される。これによって、傾転角速度自体のフィードバック制御が追加して行われる。
【０１２９】
図１５は、図１４の構成において、図１３と同様に、傾転角θを計測するのに代えて、入出力ディスク回転数ωｉ、ωｏを計測し、傾転角演算回路１１６が傾転角θを演算算出して、傾転角速度近似式回路１１２に供給する構成としたものである。
【０１３０】
図１６は、図１４の構成において、傾転角速度近似式回路１１２から加算器１０６へフィードバック傾転角速度をフィードバックする代わりに、トラニオンストロークｘについて、フィードバックゲイン乗算回路１２４においてフィードバックゲインを乗算して加算器１０６にフィードバックする。これによって、目標傾転角および目標傾転角速度についての偏差によるフィードバック制御について、さらにトラニオンストロークｘによる補正を加えることができる。
【０１３１】
図１７は、図９の構成と図１２の構成を組み合わせた構成であり、傾転角速度近似式回路１１２の出力である、ｄθ／ｄｔは、ＤＲμｍａｘ計算部８２およびフィードバックゲイン乗算回路１１４の両方に供給される。この構成により、変速中における最大トラクション係数の低下を考慮した押圧力制御が行えると共に、傾転角速度を傾転角速度にフィードバックして傾転角を制御することができる。
【０１３２】
さらに、図１３〜図１６の構成に、図９の構成を組み合わせることも同様に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】実施形態のトロイダル式ＣＶＴの構成を示す図である。
【図２】変速メカニズムを示す図である。
【図３】ローラ・ディスク間に働く力を説明する図である。
【図４】すべり率とトラクション係数の関係を示す図である。
【図５】ローラの傾転角などを示す図である。
【図６】速度比と、傾転角の関係を示す図である。
【図７】ローラのオフセット量について説明する図である。
【図８】変速比を変更して場合における最大トラクション係数の低下などを説明する図である。
【図９】最大トラクション係数の低下を考慮した制御のための構成を示す図である。
【図１０】傾転角速度の算出結果を示す図である。
【図１１】傾転角と変速比の関係を示す図である。
【図１２】傾転角制御の構成例を示すブロック図である。
【図１３】傾転角制御の他の構成例を示すブロック図である。
【図１４】傾転角制御のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図１５】傾転角制御のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図１６】傾転角制御のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】最大トラクション係数の低下を考慮するとともに、傾転角制御を行う構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０  入力軸、２０  エンドロード機構、３０（３０ａ，３０ｂ）  入力ディスク、３５（３５ａ−１，３５ａ−２，３５ｂ−１，３５ｂ−２）  ローラ、３６（３６ａ−１，３６ａ−２，３６ｂ−１，３６ｂ−２）  トラニオン、４０（４０ａ，４０ｂ）  出力ディスク、４５  出力ギア、６０  カウンターギア、７０  出力軸、８２  最大トラクション係数計算部、１０２，１０６，１１８  加算器、１０４  フィードバックゲイン乗算回路、１０８  流量制御弁、１１２  傾転角速度近似式回路、１１４，１２０，１２２  フィードバックゲイン乗算回路、１１６  傾転角演算回路。
【図１】
2005061511.tif 000031
【図４】
2005061511.tif 000032
【図５】
2005061511.tif 000033
【図６】
2005061511.tif 000034
【図７】
2005061511.tif 000035
【図８】
2005061511.tif 000036
【図９】
2005061511.tif 000037
【図１０】
2005061511.tif 000038
【図１１】
2005061511.tif 000039
【図１２】
2005061511.tif 000040
【図１３】
2005061511.tif 000041
【図１４】
2005061511.tif 000042
【図１５】
2005061511.tif 000043
【図１６】
2005061511.tif 000044
【図１７】
2005061511.tif 000045
【図２】
2005061511.tif 000046
【図３】
2005061511.tif 000047